Allgemeine Mikrobiologie

• subzellulär

  • Prioren

  • Viren

• Einzeller

  • Prokaryorten: Bakterien

  • Eukaryoten: Protozoen und Pilze

• Mehrzeller

  • Helminthen

  • Arthropoden

• Lag-Phase (= Anlaufphase): Anpassung ans Nährmedium, wenige Zellteilungen

• Log-Phase (= Exponentielle Wachstumsphase): Hohe Wachstumsrate, kurze Generationsdauer

• Stationäre Phase

  • Bremsung des Wachstums durch Limitation der Nahrungsstoffe und Zunahme toxischer Stoffwechselprodukte

  • Gleichgewicht der Population

• Absterbephase

  • Verschlechterung der Lebensbedingungen, z.B. durch Mangel an Nährstoffen

  • Abnahme der Zellpopulation

• Größe von Bakterien: 1-10 mikro m

• makroskopisch nicht sichtbar

• 1000-fache Vergrößerung (Aufsicht mit Immersionsöl)

  • als amorphe “Animalcules” erkennbar

• Gramverhalten

• Form, Lagerung

• Sporenbildung

• Kapsel

• Beweglichkeit

• Stoffwechsel

= Dauerformen, die sich unter ungünstigen Bedingungen bilden

• Komprimierung lebensnotwenidger Organellen

• Bildung einer wenig durchlässigen Sporenwand

• Schutz vor Austrocknung und Umwelteinflüssen

• Umwandlung in die vegetative Form im menschlichen Wirt

• Negativdarstellung in klassischer Bakterienfärbung

• Aufbau aus Polysacchariden

• Koloniemorphologie: Feucht und schleimig

• Schutz vor Phagozytose —> Virulenzfaktor

• Induktion von spezifischen Antikörpern (Impfung)

• Verwendung zur Serotypisierung (

= Geißeln (Flagellen)

• Strukturprotein: Flagellin

• Verankerung in Zellwand—> propellerartige Beweglichkeit

• H-Antigen = (Hauchartige Ausbreitung auf Agarplatten

• Spirochäten sind auch ohne Geißeln beweglich

• Kokken sind unbeweglich

• Temperaturoptimum: 37

• pH Wert Optimum: neutral (Haut, Magen und Vagina: <pH

• Sauerstoff

  • Aerobier: O2 als Ennergiegewinnung

  • Anaerobier: O2 ist toxisch, Wachstum NUR in Abwesenheit von O2

  • Fakultative Anaerobier: Wachstum in An- oder Abwesenheit von O2

  • mikroaerophil: Wachstum bei 10% O2/5% CO2

*die meisten humanpathogenen Bakterien wachsen faklutativ anaerob

• Entwicklung des Immunsystems (Toleranzentwicklung gegenüber Normalflora)

• Kolonisationsresistenz (Verhinderung der Ansiedlung pathogener Bakterien z.B. durch Besetzung von Lebensräumen und Erzeugung eines sauren pH)

• Vitaminsynthese (Vitamin K, B12)

• Abbau von Nährstoffen im Darm (zB Ballastoffe)

• Quelle für endogene Infektionen

• Plattenepithel der Haut

• Zylinderepithel der Schleimhäute

• Flimmerepithelien der Atemwege

• niedriger pH Wert (Magen, Vagina, Haut)

• Rohrreinigung: Husten, Niesen, Schneuzen, Weinen, Urinieren

• Adhäsine

• Invasine

• Toxine

= Fimbrien (Pili)

• Adhäsionspili: Proteinhärchen, 0.1-0.5 nm

• Funktion: Anheften an Epithelzellen des Wirtes

• Sexualpili: geringe Anzahl, länger und dicker als Adhäsionspili

• Funktion: Transfer von DNA (Konjugation) und Transfer von Plasmiden (extrachromosomale DNA)

= Enzyme, die das Wirtsgewebe verdauen

• Hyaluronidasen

• Kollagenasen

• DNAse

• Lecithinase

• Lipase

• Endotoxine: Lipopolysaccharide=LPS

• Exotoxine

  • sezerniert

  • oft phagen(Virus)kodiert

  • Wirkung auf Plasmamembran (Hämolysine)

  • Wirkung auf intrazelluläre Moleküle (AB Toxin)

• alpha Hämolyse

  • H2O2 Bildung führt zur Oxidation von Fe2+ im Hämoglobin der Schafserythrozyten (Methämoglobin)

  • grünlicher Hämolysehof

  • zB Oralstreptokokken, Enterokokken, Pneumokokken

• Beta Hämolyse

  • vollständiger Abbau des Hämoglobins der Erythrozyten

  • klarer Hämolysehof

  • zB S. Aureus, Streptococcus pyogenes

= Glykolipid in der äußeren Zellmembran Gr- Bakterien, Lipid A ist tpxisch

• Hämolysine

• Dnase, Hyaluronidasen, Lipasen, Lecithinasen

• Koagulase (Fibrinogen—> Fibrin)

• Toxic-Shock-Syndrom-Toxin 1

• Diphterietoxin, Botulismustoxin, Tetanospasmin

• Staphylokinase ( PLasminogen—> Plasmin)

• nach Phagozytose durch Makrophagen oder Granulozyten abgetötet

• Effektormoleküle: Proteasen, Defensine, Sauerstoffradikale

• Beispiele: Staphylokokken, Streptokokken, E. coli

• per continuitatem (kontinuierlich, ohne sichtbare Grenzen)

• lymphogen

• hämatogen

• von Zelle zu Zelle

• Definition: Anheften, Eindringen und Vermehrung von Mikroorganismen in einem Makroorganismus

• asymptomatisch (zB Rinderbandwurm)

• latent (zB Tuberculose)

• symptomatisch=Infektionserkrankung

  • akut (zB extrazelluläre Eitererreger)

  • chronisch (zB Dermatomykosen)

  • Primärinfektion (zB Enteritis infectiosa)

  • Superinfektion (zB Wundinfektionen) (2 Infektionen aufeinander, Virusinfektion und dann noch Bakterien)

  • opportunistische Infektionen (zB Mukomykose)

  • nosokomiale Infektionen (zB Harnwegsinfektion)

  • endogene Infektionen (zB Candida)

    
    

= Infektionen durch fakultativ pathogene Erreger, die aufgrund einer Immunschwäche des Wirtes (Diabetes, hohes Alter) eine Infektionserkrankung verursachen

= Infektionen, die einem zeitlich und kausalen Zusammenhang mit einer stationären oder ambulanten medizinischen Maßnahme entstehen

• Sterilisation

• Träger, Ausscheider

• Infektion

• lebenslange Immunität (zB Masern)

• zeitweilige Immunität (zB Salmonellen)

• keine Immunität (zB Tetanus)

• stille Feiung (zB inapparente Polio)

• neutrophile Granulozyten

• Monozyten, Makrophagen

• dendritische Zellen

• extrazelluläre Eitererreger

  • werden von Phagozyten getötet

• obligat intrazelluläre Bakterien

  • vermehren sich in Phagozyten

• fakultativ intrazelluläre Bakterien

  • überleben in Phagozyten

• bestehen aus extrazellulärer DNA & granulären Verdauungsenzymen von neutrophilen Granulozyten

  • binden Bakterien und limitieren Ausbreitung

• Deritus aus Granulozyten und Bakterien = Eiter

• Vorläuferzelle: myeloische Stammzellen

• Monozyten zirkulieren im peripheren Blut

• Monozyten wandern ins Gewebe = Makrophagen

• Erkennung, Phagozytose und Abtötung von Mikroorganismen

• vermehren und überleben in Granulozyten und Makrophagen

• T-Lymphozyten für Eliminierung erforderlich (erworbene Immunantwort)

• Beispiele: Salmonellen, Legionellen, Myobakterien

• T-Zellen erkennen bakterielle Antigene auf der Oberfläche von Makrophagen

• Aktivierung von T-Zellen: 3-Signal-Theorie

• Körperfremde Stoffe dringen in oder werden aufgenommen von Körpereigene Zellen (zB Makrophagen oder dendritischen Zellen)

  • Antigene an Oberfläche gebunden an MHCI oder MHCII —> werden erkannt von T Helfer Zelle CD4 oder CD8

  • Zytokinfreisetzung um CD4+ T Helfer Zelle zu aktivieren

    
    

• MCHI mit Antigen wird von CD8+ T Zelle erkannt

  • endogene Antigene (Krebs, Viren..)

  • zytotoxische T Zelle: eliminieren infizierte Zellen, auch Apoptose

• MHCII mit Antigen wird von CD4+ Helferzelle erkannt

  • exogene Antigene (aus Umgebung der Zelle, Bakterien…)

  • T Helferzelle: aktivieren weitere Komponente des Immunsystems, auch B Zelle

• APZ= Antigen präsentierende Zelle

  • nehmen Pathogen auf —> Antigen auf Oberfläche und durch MHC präsentiert

• Ja!

• durch Zufallsprinzip bildet das Lymphozyt einen Rezeptor aus, der nur ein ganz spezifisches Antigen bindet

• Wenn es passt: dauert paar Tage bis Lymphozyt sich vermehrt und Armee erstellt, die sich gegen Antigen richtet

• von T Helfer Zelle aktiviert

• Bilden lösliche Antikörper, die Pathogenese neutralisieren oder Immunsystem unterstützen

• Immunologisches Gedächtnis (auch T Lymphozyten) —> wiederkehrende Infektion, direkt Attacke

• wegen B Gedächtniszellen

• keine Impflicht (außer Masern und COVID)

• Verantwortung der Eltern

• Nur hohe Herdenimmunität (>95%) bringt was

• Immunoglobuline werden vor Infektion verabreicht—> keine Entwicklung einer längerfristigen körpereigenen Immunität

• Gabe von Antikörpern (v.a IgG) oder Hyperimmunseren

• schneller Schutz, kurzer Schutz

• cave: Immunisierung durch heterologe Seren

• Beispiele:

  • Toxin-bildene Bakterien

    • Tetanus, Diphterie, Botulismus

  • Viren

    • Hepatitis B, Tollwut, SARS CoV-2

• Stimulation des Immunsystems durch Gabe von Antigen

• kein sofortiger Schutz (Beginn nach 7-10 T)

• nur bei immun-kompetenten Impflingen möglich

• Prinzip:

  • Aktivierung von B Zellen

  • Unterstützung durch T Helfer Zellen

  • Entwicklung langlebiger Gedächtniszellen

  • rasche Antikörperproduktion und Schutz nach Exposition mit dem Erreger

• sehr effektive Immunität auch ohne Adjuvans

• lang andauernde Immunität (keine Auffrischung nötig)

• abgeschwächte (attenuierte Erreger)

• Potential für (meist harmlose) Nebenwirkungen

• Beispiele:

  • Masern, Mumps, Röteln, Tuberkulose

= Impfstoff mit inaktivierten Erregern oder deren Bestandteilen (Antigene)

• kein langanhaltender Impfstoff—> Teilimpfungen oder aufgefrischt

1. Protein: wirkt nur in Kombi mit Adjuvantien

   1. Aluminiumsalze, Toll-like Rezeptor Liganden (Hepatitis, Pertussis, Influenza)

2. Toxoid: Formalin-inaktivierte Toxine

   1. zB Diphterie, Tetanus

3. Polysaccharide: Kapselantigene wirkt erst bei Impflingen >2J, keine langandauernde Immunität

   1. zB Pneumokokken, Meningokokken

4. Konjugatimpfstoff: Polysaccharid und Trägerprotein, langandauernde Immunität, wirkt auch bei Kindern <2J

   1. zB Pneumokokken, Meningokokken, H Influenza

• Medikamente: zur Prävention und Therapie von Infektionen (antibakteriell, antiviral, antimykotisch, antiparasitär)

• Revolution

  • schwere Krankheiten zu heilen

  • komplexe chirurgische Eingriffe trotz Infektionsrisiko

  • überlebenswichtige immunsupressive Komplextherapien

• ABER: zu oft und unnötig eingesetzt—> verlieren an Effektivität und klinischer Wirksamkeit (Antimikrobielle Resistenz, AMR)

• Rationaler und ressourcenschonender Einsatz wichtiger denn je

• wenigsten Infektionen haben klare Dauer festgelegt

• Meist in gewissem Spielraum

  • 5-7T, 7-10T, 10-14T oder 4-6 W

• Tendenziell wird zu lange behandelt!!!!

• intraabdominale Infektionen : 4 Tage vs 10 T

• ambulant erworbene Pneumonie: 3 vs 8T

• ambulante febrile Harnwegsinfektion: 7 vs 14T

• gleich gute Bioverfügbarkeit, Äquivalenz von Wirkspektrum, Pharmakokinetik und Verträglichkeit—> orale Therapie nach initialer i.v. Therapie möglich

1. Postexpositionsprophylaxe (PEP)

   • bei Kontakt zu Keuchhusten, Tuberkulose, Menigokokken

2. Endokarditisprophylaxe

   • nach Klappenrekonstruktion, angeborene Herzfehler

3. Perioperative Prophylaxe

   • ca 30-60 min vor Eingriff

4. Antiinfektive Chemoprophylaxe

   • Malaria Prophylaxe, Immundefizienz (Pilze..)

5. Postexpositionsprophylaxe

   • nadelstichverletzung (Hepatitis, HIV), Tierbiss (Tollwut)

6. Präexpositionsprophxlaxe

   • ungeschützter Sex

= Eigenschaft der Mikroorganismen trotz antiinfektiven Substanzen zu replizieren

• primäre und sekundäre Resistenz

• Jeder Einsatz von Antibiotika fördert Selektion von resistenten Bakterien —> empfindliche sterben

  • hängt indirekt oder direkt von Anwendung zusammen

Resistenzen gegenüber antibakteriellen ysubstanzen lassen sich in einer natürlichen Auslese durch Erhöhung des Selektionsdruck selektieren.

• Primäre: natürliche Resistenzen, Zielstruktur nicht vorhanden

• Sekundäre: Veränderung des Genoms erworben

  • intrinsische Resistenz: chromosomal kordiert (bei ganzer Art vorhanden)

  • Übertragung von chromosomal DNA (von Ausschnitten oder Plasmiden)

    • Konjugation (Übertragung genetischen Materials, Plasmid, chromosomal DNA)

    • Transduktion (Übertragung genetischen Materials durch Bakteriophagen)

    • Transformation ( Aufnahme freien genetischen Materials aus der Umgebung)

    • Transposition (Transposon wechselt Lage im Genom zb auf Plasmid und induziert Resistenz)

• Betalaktamasen mit erweitertem Spektrum (ESBL) und Carbapenemasen —> Wirkverlust von lebensrettenden Reserveantibiotika

• Ziel: zuverlässige Vorhersage des klinischen Erfolgs oder Misserfolgs der antiinfektiven Therapie

  • für jede Einzelsubstanz und jeden Mikroorgansmus gattungs- oder artabhängige Grenzwerte zur Interpretation eines Messwertes vor

• minimale Hemmkonzentration (MHK) wird gemessen: niedrigste Konzentration des Antibiotika bei der Bakterienwachstum gehemmt wird

• Minimale bakterizide Konzentration (MBK) = Konzentration von Antibiotika bei der in definierter Zeit 99,9% der Keime abgetötet werden

• Desto näher MHK und MBK zusammen liegen, er ist die Bakterizidie (Antibiotika kann Bakterien töten)